直接序列扩频通信系统仿真

电子信息类实践课III 通信系统仿真

题目直接序列扩频通信系统仿真

专业通信工程

学号

姓名

日期

（本报告仅供参考）

1、课程设计目的

通过对直接序列扩频通信系统的设计，深入了解直接序列扩频通信系统，理解直接序列扩频通信系统的基本原理和性能，掌握利用Matlab/Simulink软件进行通信系统的建模和分析方法。

2、课程设计内容

2.1 组内分工如表1所示。

表1 组内分工

2.2 主要内容：

Gold序列直接序列扩频通信系统仿真：

本系统主要包括信号生成、信号误码率计算、调制解调、扩频解扩、信道等部分。扩频码采用Gold序列，调制方式分别采用BPSK、QPSK，信道分别为AWGN 信道、Rayleigh+AWGN信道、Rician+AWGN信道。结果为不同调制方式、不同信道、不同信噪比条件下误码率曲线的比较。

2.3 基本原理：

扩频通信系统是指待传输信息信号的频谱用某个特定的扩频函数扩展频谱后成为宽频带信号，然后送入信道中传输，在接收端再利用相应的技术或手段将扩展了的频谱进行压缩，恢复为原来待传输信息信号的带宽，从而达到传输信息目的的通信系统。

直接序列扩频通信系统（DSSS），通过用待传输的信息信号与高速率的伪噪声码波形相乘后，直接控制载波信号的某个参量，达到扩展传输信号的带宽的目的。用于频谱扩展的伪随机码序列称为扩频码序列。简化框图如图1所示。

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发射系统 接收系统

图1 直接序列扩频通信系统简化框图

在发信机端，待传输的数据信号与伪随机码波形相乘，用形成的复合码对载波进行调制，然后由天线发射出去。在收信机端，要产生一个与发信机中的伪随机码同步的本地参考伪随机码，对接收信号进行相关处理，这一相关处理过程通常称为解扩。解扩后的信号送到解调器解调，恢复出传送的信息。

在直接系列扩频系统中，通常对载波进行相移键控PSK 调制。

干扰信号与本地参考伪噪声码相关处理后，其频带被展宽，也就是干扰信号的能量被扩展到整个传输频带内，降低了干扰信号的功率谱密度，由于有用信号和本地参考伪噪声码有良好的相关性，再通过相关处理后被压缩到中心频率为IF f 、带宽为b B 的频带内，因为相关器后的中频滤波器通频带很窄，通常为b R 2B b

，所以中频滤波器只输出被基带信号调制的中频信号和落在滤波器通频带内的那部分干扰信号和噪声，而绝大部分的干扰信号和噪声的功率被中频滤波器滤除这样就大大地改善了系统的输出信噪比。如图2所示。

（a ）接收机输入 （b ）混频器输出 （c ）中频滤波器输出

图2 扩频接收机中各点信号的频谱示意图

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3、 设计与实现过程

3.1 主要设计思想。

主要设计思想如图3所示。

仿真主要包括信号产生、扩频解扩、调制解调、信道设计、误码率检测等方面。信号直接采用二进制序列，扩频码采用Gold 序列，两者相乘实现扩频，调制可以采用多种PSK 调制方式，信道以AWGN

信道为基础，同时可以加入瑞利衰落和莱斯衰落，解扩采用同步Gold 序列与接收信号相乘实现解扩，最后将接收到的二进制序列与发送的进行比较，得出误码率。

图3 主要设计思想

3.2 设计流程如图4。

图4 总体设计流程

3.3 具体实现过程

Simulink 框图：

（a ）AWGN 信道

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（b ）瑞利+AWGN 信道

（c ）莱斯+AWGN 信道

图5

直接序列扩频系统，扩频码为Gold 序列，BPSK 调制

（a ）AWGN 信道

（b ）瑞利+AWGN 信道

（c ）莱斯+AWGN 信道

图6 直接序列扩频系统，扩频码为Gold 序列，QPSK 调制

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采用Gold 序列为扩频码，BPSK 调制实现直接序列扩频通信系统如图5。采用Gold 序列为扩频码，QPSK 调制实现直接序列扩频通信系统如图6。

对于发送端，Bernoulli Binary Generator 贝努利二进制发生器，产生0/1二进制序列，设置如图7（a ）所示, Sample time 为1/100，表示每秒产生100个二进制数；Gold Sequence Generator Gold 序列发生器，产生Gold 序列，设置如图7（b ）所示，Sample time 为1/500，表示每秒产生500个二进制数。Unipolar to Bipolar Converter 将0/1序列变为-1/1序列，便于之后相乘进行扩频，Bipolar to Unipolar Converter 将将-1/1序列变为0/1序列，M-ary number 设为2。BPSK Modulator Baseband 和QPSK Modulator Baseband 分别为BPSK 和QPSK 调制器，进行BPAK/QPSK 调制。Multipath Rayleigh Fading Channel 为瑞利衰落信道，AWGN Channel 为高斯白噪声信道，Multipath Rician Fading Channel 为莱斯衰落信道，AWGN Channel 为高斯白噪声信道，Mode 设为Signal to noise ratio （SNR ），如图7（c ）所示。

对于接收端，首先是BPSK Demodulator Baseband/QPSK Demodulator Baseband ，进行BPSK/QPSK 解调。然后通过Unipolar to Bipolar Converter 将0/1序列变为-1/1序列，再与Gold Sequence Generator 产生的同步Gold 序列相乘解扩，再经过Bipolar to Unipolar Converter 变为0/1序列。

Scope 为示波器，显示发送端和接收端的Gold 序列，确保两者同步，如图7（d ）所示。Error Rate

Calculation 可以进行误码率计算，再通过编写

m 文件代码将Error Rate Calculation 的结果记录保存下来，并画成曲线，便于观察。

（a ） （b ）